Procesi sonikacije se mogu izvršiti korištenjem ultrazvučnog homogenizera tipa sonde ili ultrazvučne kupelje. Iako, obje tehnike primjenjuju ultrazvuk na uzorak, postoje značajne razlike u djelotvornosti, efikasnosti i mogućnostima procesa. Ultrasonikatori tipa sonde drastično se uvlače u ultrazvučnu kupku kada je u pitanju intenzivnost ultrazvuka, amplituda, uniformna obrada i reproducibilnost.

Željene efekte iz ultrasonication tečnosti – uključujući homogenizacija, Disperzija, sprečavanju grupisanja malih čestica, glodanje, emulzija, Ekstrakcija, lize, Dezintegracija i Sonochemical efekti - su uzrokovane kavitacija. Uvođenjem ultrazvuka visoke snage u tečni medijum, zvučni talasi se prenose u tečnost i stvaraju alternativni ciklus visokog pritiska (kompresije) i niskog pritiska (retka dejstva), sa stopama u zavisnosti od frekvencije. Tokom ciklusa niskog pritiska ultrazvučni valovi visokog intenziteta stvaraju male vakuumske mjehuriće ili praznine u tečnosti. Kada mehurići postignu zapreminu na kojoj više ne mogu da apsorbuju energiju, oni se nasilno srušavaju tokom ciklusa visokog pritiska. Ovaj fenomen naziva se kavitacija. Tokom implozije veoma visoke temperature (oko 5.000K) i pritisci (oko 2.000atm) su postignuti lokalno. Implozija kavitacionog balona takođe rezultira tečnim mlaznjacima do 280m / s brzinom. [Suslick 1998]

Moholkar et al. (2000) su utvrdili da mjehurići u regiji najveći intenzitet kavitacije prošla kroz prolazne pokretu, dok mjehurići u regiji najniže intenziteta kavitacije prošla stabilan / oscilatorno kretanje. Prolaznog kolaps mjehurića koji dovodi do lokalnih maksimuma temperature i pritisak je u osnovi zapaženih učinaka ultrazvuka na hemijskih sistema.
Intenzitet ultrasonication je funkcija ulazne energije i površine dihtovanje. Za dati ulazne energije vrijedi: što je veći površina dihtovanje, niži intenzitet ultrazvuka.
Ultrazvučnih talasa može biti generiran od strane različitih vrsta ultrazvučnih sistema. U nastavku, razlike između sonication pomoću ultrazvučne kupelji, ultrazvučne sonde uređaj u otvorenom posudu i ultrazvučne sonde uređaja sa komorom toka ćelija će biti u odnosu.

Poređenje cavitational distribucije hot spot

Za ultrazvučne primjene koriste se ultrazvučne sonde (sonotrodi / rogovi) i ultrazvučne kupke. “Među ove dvije metode ultrasonication, sonda sonication je učinkovitiji i moćniji od ultrazvučne kupke u primjeni raspršivanja nanočestica; ultrazvučni uređaj za kupanje može pružiti slabu ultrazvuku sa približno 20-40 W /L i vrlo neuodnu distribuciju dok ultrazvučni uređaj sonde može osigurati 20.000 W/L u tekućinu. Dakle, to znači da je ultrazvučni sonda uređaj excels ultrazvučni kupka uređaj za faktor od 1000.” (cf. Asadi et al., 2019)

ultrazvučne kade

U ultrazvučnoj kupelji, kavitacija se javlja non-pokoran i nekontrolisano distribuiraju kroz rezervoar. Efekat sonication je niskog intenziteta i neravnomjerno širenje. Ponovljivost i skalabilnost ovog procesa je veoma loša.
Na slici ispod prikazani su rezultati testiranja folije u ultrazvučnoj tenk. Stoga, tanke aluminijske ili foliju se nalazi na dnu sa vodom ultrazvučnog tenk. Nakon sonication, jedan oznake erozije su vidljivi. Oni jedan perforirani spotova i rupe u foliju pokazuju cavitational žarišta. Zbog niskoenergetska a neujednačen distribucija ultrazvuka u rezervoar, oznake erozije javljaju samo spot-mudar. Stoga, ultrazvučne kade se uglavnom koristi za aplikacije čišćenje.

Cifre ispod prikazuju nejednaka raspodjela cavitational žarišta u ultrazvučnoj kadi. U Sl. 2, a kada s dna površine 20×10 cm se koristi.

Za mjerenja prikazan na sl. 3, ultrazvučnoj kadici sa dna prostora 12x10cm se koristi.

Oba mjerenja otkriva da distribucija ultrazvučne zračenje polje u ultrazvučnom tenkova je vrlo neujednačena.
Studija ultrazvučnog zračenje na različitim lokacijama u kadi pokazuje značajne prostorne varijacije u intenzitetu kavitacije u ultrazvučnoj kadi.

Sl. 4 ispod uspoređuje efikasnost ultrazvučnoj kadici i ultrazvučni sonda uređaj objašnjena dekolorizacije azo boje metil Violet.

Dhanalakshmi et al. naći u svojoj studiji da sonda ultrazvučni uređaji imaju visoke lokaliziran intenzitet u odnosu na tenk tipa i stoga, veće lokalizirane na snagu kao što je prikazano na sl. 4. To znači da veći intenzitet i efikasnost procesa sonication.
Ultrazvučni setup kao što je prikazano na slici 4, omogućava potpunu kontrolu nad najvažnijih parametara - amplituda, pritisak, temperatura, viskoznost, koncentracija, reaktor volumena.

Ultrazvučni Sonda uređaja u otvorenoj posudi

Kada se uzorci sonicated pomoću ultrazvučnog sonde uređaja, intenzivna sonication zona je direktno ispod dihtovanje / sonde. Ultrazvučni zračenje udaljenost je ograničena na određeno područje od vrha na dihtovanje a. (Vidi pic.1)
Ultrazvučno procesa u otvorenim posudama se uglavnom koriste za testiranje izvodljivosti i za pripremu uzoraka manjih volumena.

Ultrazvučne sonde uređaj u režimu neprekidnog toka

Najsofisticiranijih rezultati sonication postižu kontinuirani obradu u režimu zatvorenom protočni. Sav materijal se obrađuje od strane istog ultrazvuk intenzitetom kao i kontroliše put protoka i vrijeme boravka u ultrazvučnom reaktoru komore.

Pic. 4: 1kW ultrazvučnog sistema UIP1000hd sa protokom ćelije i pumpa

Rezultati proces ultrazvučne obrade tečnost za određeni parametar konfiguracije su u funkciji energije po obrađuju volumena. Funkcija mijenja sa promjenama u individualnim parametrima. Osim toga, stvarna snaga i intenzitet po površini dihtovanje ultrazvučnog uređaja ovisi o parametrima.

U cavitational utjecaj ultrazvučne obrade zavisi od intenziteta površini koja je decribed po amplituda (A), pritisak (p), u reaktor volumena (VR), temperatura (T), viskoznosti (η) i drugi. Plus i minus znakovi ukazuju na pozitivan ili negativan utjecaj specifičnih parametara na intenzitet sonication.

Kontrolom najvažniji parametar procesa sonication proces je u potpunosti ponovljiv i postignutim rezultatima se može mjeriti potpuno linearna. Različite vrste sonotrodes i ultrazvučnog reaktora toka ćelija omogućavaju prilagođavanje specifičnim zahtjevima procesa.

Sažetak

dok je ultrazvučne kade pruža slab sonication sa cca. 20-40 W / L i vrlo bez uniforme distribucije, ultrazvučna sonda tipa Uređaji mogu lako par cca. 20.000 W / L u obrađenog medij. To znači da ultrazvučni sonda-tip uređaja ističe ultrazvučnoj kadici faktorom 1000 (1000x veći unos energije po volumenu) zbog fokusiran i ujednačen ultrazvučno ulazna snaga. Potpunu kontrolu nad najvažnijim sonication parametara osigurava potpuno ponovljive rezultate i linearna skalabilnost rezultata procesa.